一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細晶鎂合金塊體的制備方法，具體涉及一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有密度低、性能好等特點廣泛用于機械和汽車行業(yè)的輕量化。然而鎂合金由于其密排六方結(jié)構(gòu)和滑移系少的特點，其塑性變形能力較差。根據(jù)Hall-Petch(晶粒細化)公式，鎂合金強度和塑性均有所提高，實現(xiàn)強韌化。因此鎂合金的晶粒細化是當前鎂合金實用化的研究熱點。本發(fā)明提出的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法源于攪拌摩擦處理技術(shù)?，F(xiàn)有鎂合金板的金相組織有分層現(xiàn)象，且晶粒粗、晶粒分布不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有鎂合金板的金相組織有分層現(xiàn)象，且晶粒粗、晶粒分布不均勻的問題，提供了一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法。
[0004]本發(fā)明的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0005]步驟一、鎂板固定于工作臺上，調(diào)整攪拌頭的軸線與鎂板的中心正對；
[0006]步驟二、攪拌頭的尺寸選取:攪拌針的長度是鎂板厚度的0.9倍?0.95倍；
[0007]步驟三、攬摔頭以0.5mm/min?10mm/min移動速度、100r/min?3000r/min轉(zhuǎn)速下壓鎂板，至攪拌頭軸肩與鎂板接觸后繼續(xù)下壓，下壓量為0.1mm?0.5mm，下壓后停留Is?10s，直至軸肩周圍鎂合金結(jié)合在攪拌頭上，開始形成圓柱形塊體；
[0008]步驟四、攪拌頭邊向前行進、邊向上抬升，攪拌頭的行進速度為5mm/min?200mm/min，攪拌頭的抬升速度為lmm/min?5mm/min，隨攪拌頭抬升，圓柱形塊體高度增加，形成的圓柱形塊體也逐漸增大，直至攪拌頭脫離鎂板的上端面，這時形成的圓柱形塊體為大狀圓柱形塊體；
[0009]步驟五、通過機加工的方式將大狀圓柱形塊體與攪拌頭分離，獲得細晶鎂合金塊體。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0011]—、本發(fā)明是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入工件待處理部位并向前移動，在摩擦熱和劇烈塑性變形作用下，金屬發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，最后形成細小的等軸晶，從而制備出晶粒細化、晶粒分布均勻的鎂合金。
[0012]二、在制備鎂合金塊體的過程中所使用的設(shè)備均為常規(guī)攪拌摩擦焊設(shè)備，因此，本發(fā)明操作簡便，制備效率高、成本低。
[0013]三、在制備鎂合金塊體的過程中無需真空、保護氣和高溫，因此，本發(fā)明清潔環(huán)保。
【附圖說明】
[0014]圖1為鎂板2固定后與攪拌頭1相對位置示意圖；
[0015]圖2為攪拌頭1下壓后停留過程中，軸肩1-2周圍鎂合金結(jié)合在攪拌頭1上開始形成圓柱形塊體3的不意圖；
[0016]圖3為攪拌頭1邊行進邊抬升形成大狀圓柱形塊體4的示意圖；
[0017]圖4為所制備的細晶鎂合金塊體的示意圖；
[0018]圖5為制備前鎂板2的鑄態(tài)鎂合金金相圖；
[0019]圖6為本發(fā)明所制備的細晶鎂合金塊體的金相圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1?圖4說明本實施方式，本實施方式是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0021]步驟一、鎂板2固定于工作臺上，調(diào)整攪拌頭1的軸線與鎂板2的中心正對；
[0022]步驟二、攪拌頭1的尺寸選取:攪拌針1-3的長度是鎂板2厚度的0.9倍?0.95倍；
[0023]步驟三、攬摔頭1以0.5mm/min?10mm/min移動速度、100r/min?3000r/min轉(zhuǎn)速下壓鎂板2，至攪拌頭軸肩1-2與鎂板2接觸后繼續(xù)下壓，下壓量t為0.1_?0.5_，下壓后停留Is?10s，直至軸肩1-2周圍鎂合金結(jié)合在攪拌頭1上，開始形成圓柱形塊體3;
[0024]步驟四、攪拌頭1邊向前行進、邊向上抬升，攪拌頭1的行進速度為5mm/min?200mm/min，攪拌頭1的抬升速度為lmm/min?5mm/min，隨攪拌頭1抬升，圓柱形塊體3高度增加，形成的圓柱形塊體3也逐漸增大，直至攪拌頭1脫離鎂板2的上端面，這時形成的圓柱形塊體為大狀圓柱形塊體4 ；
[0025]步驟五、通過機加工的方式將大狀圓柱形塊體4與攪拌頭1分離，獲得細晶鎂合金塊體。
[0026]從圖5和圖6的金相圖可明顯看出，利用本發(fā)明方法制備的鎂合金塊體晶粒細小、分布均勻，從而提高了鎂合金的強度、塑性和強韌化。
[0027]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為步驟一中鎂板2為晶粒粗大的鑄態(tài)鎂板。其它步驟與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式為步驟一中鎂板2為晶粒大小不均勻的乳制鎂板。其它步驟與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式為步驟二中攪拌頭1的材質(zhì)為工具鋼，工具鋼可以重復(fù)使用。其它步驟與【具體實施方式】二或三相同。
[0030]【具體實施方式】五:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式為步驟三中攪拌針1-3的長度與下壓量t之和小于鎂板2的厚度。其它步驟與【具體實施方式】一相同。
[0031]【具體實施方式】六:結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式為步驟三中攪拌頭1的移動速度為5mm/min，攪拌頭1的轉(zhuǎn)速為1000r/min。其它步驟與【具體實施方式】五相同。
[0032]【具體實施方式】七:結(jié)合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式為步驟三中下壓量t為0.25_，下壓后停留5s。其它步驟與【具體實施方式】六相同。
[0033]【具體實施方式】八:結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式為步驟四中攪拌頭1的行進速度為100mm/min，攪拌頭1的抬升速度為2.5mm/min。其它步驟與【具體實施方式】一相同。
[0034]【具體實施方式】九:結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式為步驟五中分離攪拌頭1與大狀圓柱形塊體4采用線切割。其它步驟與【具體實施方式】一相同。
[0035]【具體實施方式】十:結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式為步驟五中分離攪拌頭1與大狀圓柱形塊體4采用緊固大狀圓柱形塊體4，逆向旋轉(zhuǎn)攪拌頭1的方式使大狀圓柱形塊體4脫離。其它步驟與【具體實施方式】九相同。
【主權(quán)項】
1.一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述方法是通過以下步驟實現(xiàn)的: 步驟一、鎂板(2)固定于工作臺上，調(diào)整攪拌頭(1)的軸線與鎂板(2)的中心正對； 步驟二、攪拌頭(1)的尺寸選取:攪拌針(1-3)的長度是鎂板(2)厚度的0.9倍?0.95倍； 步驟三、攬摔頭(1)以0.5mm/min?10mm/min移動速度、100r/min?3000r/min轉(zhuǎn)速下壓鎂板(2)，至攪拌頭軸肩(1-2)與鎂板(2)接觸后繼續(xù)下壓，下壓量(t)為0.1mm?0.5_，下壓后停留Is?10s，直至軸肩(1-2)周圍鎂合金結(jié)合在攪拌頭(1)上，開始形成圓柱形塊體(3); 步驟四、攪拌頭(1)邊向前行進、邊向上抬升，攪拌頭(1)的行進速度為5mm/min?200mm/min，攪拌頭(1)的抬升速度為lmm/min?5mm/min，隨攪拌頭(1)抬升，圓柱形塊體(3)高度增加，形成的圓柱形塊體(3)也逐漸增大，直至攪拌頭(1)脫離鎂板(2)的上端面，這時形成的圓柱形塊體為大狀圓柱形塊體(4); 步驟五、通過機加工的方式將大狀圓柱形塊體(4)與攪拌頭(1)分離，獲得細晶鎂合金塊體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟一中鎂板(2)為晶粒粗大的鑄態(tài)鎂板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟一中鎂板(2)為晶粒大小不均勻的乳制鎂板。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟二中攪拌頭(1)的材質(zhì)為工具鋼。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟三中攪拌針(1-3)的長度與下壓量(t)之和小于鎂板(2)的厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟三中攪拌頭(1)的移動速度為5mm/min，攪拌頭(1)的轉(zhuǎn)速為1000r/min。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟三中下壓量(t)為0.25_，下壓后停留5s。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟四中攪拌頭(1)的行進速度為100mm/min，攪拌頭(1)的抬升速度為2.5mm/min。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟五中分離攪拌頭(1)與大狀圓柱形塊體(4)采用線切割。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，其特征在于:所述步驟五中分離攪拌頭(1)與大狀圓柱形塊體(4)采用緊固大狀圓柱形塊體(4)，逆向旋轉(zhuǎn)攪拌頭(1)的方式使大狀圓柱形塊體(4)脫離。
【專利摘要】一種攪拌摩擦處理制備細晶鎂合金塊體的方法，為解決現(xiàn)有鎂合金板的金相組織有分層現(xiàn)象，且晶粒粗、晶粒分布不均勻的問題。方法：一、鎂板固定于工作臺上，調(diào)整攪拌頭的軸線與鎂板的中心正對；二、攪拌針的長度是鎂板厚度的0.9倍～0.95倍；三、攪拌頭邊移動、邊轉(zhuǎn)動下壓鎂板，下壓后停留1s～10s，直至軸肩周圍鎂合金結(jié)合在攪拌頭上，開始形成圓柱形塊體；四、攪拌頭邊向前行進、邊向上抬升，隨攪拌頭抬升，圓柱形塊體高度增加，形成的圓柱形塊體也逐漸增大，直至攪拌頭脫離鎂板的上端面，這時形成的圓柱形塊體為大狀圓柱形塊體；五、機加工將大狀圓柱形塊體與攪拌頭分離，獲得細晶鎂合金塊體。本發(fā)明用于制備細晶鎂合金。
【IPC分類】C22F1/06
【公開號】CN105463353
【申請?zhí)枴緾N201510822900
【發(fā)明人】黃永憲, 王耀彬, 萬龍, 呂世雄, 周利, 馮吉才
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月23日